套管240固定在一起。一旦这三个部件被固定，就可增加保护层244。在实 施例中，保护层244可由热收缩的特氟龙管组成，该特氟龙管可以是生物可相容的并且能被 消毒。参考图6,内部套管238(例如，~0.8mm的直径)被示出在外部套管240的内部腔体内并 且能相对于外部套管240移动。尽管以上提到的制造技术涉及活检装置210,但该技术还可 用于活检装置110或者根据本公开内容的活检装置的任何合适的实施例。在图7中，提供了 示出活检装置210的尺寸的表。这些尺寸是以举例方式提供的，而并不被理解为是限制性 的。这些尺寸是：内部套管238和外部套管240的大致厚度是250微米，而对于支承管242有三 种不同的直径。
[0072] 参考图8至图10,用310示出根据第三实施例的活检装置。装置310包括具有顶端 322、具有窗314的外部套管340。外部套管340的顶端322处于管状体318的远端，与其形成一 体，提供统一直径的连续表面，直至到达最后。管状体318具有内部腔体320,经由窗314触及 样本。
[0073] 光纤326设置在管状体318的内部腔体320内，并且布置成形成台阶的行。在所例示 的实施例中，光纤326处于内部腔体320底部并且可受到光学透明材料的保护。这里，所有光 纤326都可以进行DOT和荧光成像。该活检装置310还使用加工的反射镜332(例如，以45°进 行加工)来垂直于活检装置310的纵轴进行成像。
[0074] 为了实现如图8至图10中示出的装置310的结构，可创建具有底部的行的形状的模 具。通过这样做，支承件将在适当的位置用于光纤326和反射镜332,从而它们可以被紧附在 一起。此后，可将支承件紧附于柔性片材，该柔性片材将用于将光纤326的组件插入管状体 318内部。第二行、第三行和第四行(等)将全部用同样方式进行装配。将使用模具来安放光 纤326和反射镜332,模具将设置它们相对于先前的行的位置。一旦完成装配，就可插入片材 并且将其紧附于管状体318的内部腔体320的内部。为了确保光纤326受到保护，可将特氟龙 管保护层安放在它们上方(诸如，用于图1至图3中的活检装置110以及用于图4至图6中的活 检装置210)。
[0075]参考图11至图12,用410示出根据第三实施例的活检装置。装置410包括具有顶端 422、具有窗414的外部套管440。外部套管440的顶端422处于管状体418的远端，并与其形成 一体，提供了统一直径的连续表面，直至到达最后。管状体418具有内部腔体420,经由窗414 触及样本。
[0076]装置410可只使用一个光纤426和反射镜432、以及一个微电机460，其中，反射镜 432的中心紧附于电机轴。光纤426将信号携带到直至反射镜432,反射镜432垂直于装置410 发送该信号。在外部套管440的顶端422增加树脂玻璃(Plexiglas)窗462,这样使信号可以 经过它。旋转微电机460允许光学信号360度旋转，从而提供了周围组织的完整图像。利用装 置410的这种设计，整合各种成像模式(D0T、光学相干层析成像(0CT)、拉曼光谱分析和荧光 成像）。光纤426可处于环状支承件464的中心，从而可确保其与反射镜432对准。所有这些部 件可被手动紧附于内部腔体420内部并且可随后受到保护特氟龙护套444的保护。
[0077]参考图13,示出了的第一示例，该光谱活检系统70用于为用于与活检装置110、 210、310、以及410中的任一个结合使用的机械活检过程提供指导，尽管其被示出为与具有 六十四（64)个光纤226的活检装置210结合使用。用72示出光发生器，光发生器产生被导向 第一光学复用器74的光学信号，第一光学复用器74可将光导向用于照射周围组织的照射光 纤226A。一旦由光学信号进行照射，用检测光纤226B测量光学信号响应。检测光纤226B将光 学信号响应导向第二光学复用器76,第二光学复用器76可将光学信号响应导向用78示出的 光检测器。光检测器是分析光学信号响应的光谱的光谱仪。例如，光谱仪通常提供指示强度 计数与波长的关系的数据。第一光学复用器74和第二光学复用器76分别被表现为1XN，其 中，N指代与其连接的照射光纤或检测光纤的数量。光纤226可由能够将复用器74和复用器 76耦合到光纤226的光学开关80来控制，以发送来自光发生器72的光，并且收集将被发送到 光检测器78的光。光检测器78通常适于生成与光学信号响应相关联的光学信号响应数据。 光学信号响应数据将被提供给用82示出的计算装置，例如，计算装置可用于控制光学开关 80、光发生器72、光检测器78和复用器74、76。计算装置82适于基于从光检测器78接收到的 光学信号响应数据来确定光学性质。一旦确定了光学性质，就可例如在与计算装置82可操 作连接的输出装置84上向外科医生显示该光学性质。光谱活检系统70是可适于检测特定分 析物或其组合的众多可能选项之一。事实上，光发生器72可包括均适于特定使用的多种类 型的光发生器的组合并且光检测器78可包括与多种类型的光检测器(例如，一个高分辨率 光谱仪(例如，用于拉曼光谱分析)和一个低分辨率光谱仪(例如，用于反射和荧光））关联的 滤光片的组合。
[0078]使用系统70,可通过执行以下示例性步骤来获取层析成像的数据:在组织体积中 提供活检装置;通过向多个照射光纤中的一个照射光纤提供光学信号，来利用光学信号照 射组织体积;检测与多个检测光纤中的对应检测光纤相关联的多个局部光学信号响应;将 多个局部光学信号响应中的每个局部光学信号响应都与围绕套管主体的探测区的组织体 积的辐射部分相关联;针对多个照射光纤中的每个照射光纤重复进行所述照射、所述检测 和所述关联并且得到部分光学响应的径向分布;基于所述部分光学响应的径向分布和标准 数据，来处理组织体积的层析图像。还可包括以下步骤:在组织体积的至少另一个深度处提 供活检装置;并得到提供所述活检装置处的至少另一个深度中的每个深度的层析图像;并 基于所得到的至少两个层析图像，来确定三维层析图像。应当预期，可更新经处理的层析图 像，从而一旦得到三维层析图像，就可向手术人员显示该三维层析图像，从而使他/她能够 对周围组织是否包括例如血管或癌细胞作出决策，并且还决定取出（或不取出）组织的样 本。例如，如果活检装置110包括均匀分布在外部套管140的一半周缘上并且从第1光纤至第 22光纤进行编号的22个光纤126,则光学信号被传播到第1光纤中并且针对第2光纤至第22 光纤检测局部光学信号响应。随后，光学信号被传播到第2光纤中并且针对第3光纤至第22 光纤以及第1光纤检测局部光学信号响应。通过重复地执行，该检测过程可提供21个光学信 号响应的22个组，这些响应可用于使用由计算装置82处理的重构算法来产生层析图像。在 其它实施例中，可存在只用作为照射光纤的光纤126和只用作为检测光纤的其它光纤126。 [0079]系统70中的各个部件取决于预期的使用。例如，照明系统70可产生光谱漫反射信 号，以便基于增大的组织吸收性和/或氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的光谱特征和浓度来 检测血红蛋白（局限于血管中）。在这种情况下，光发生器72可以是白光灯并且光检测器78 可以是在电磁谱的可见部分和NIR部分中具有检测灵敏度的便携式光谱仪。
[0080]为了表征组织，照明系统70可对外源性标记(例如，荧光团）执行光谱荧光检测。在 这些情况下，光发生器72可以是单个波长或可调谐激光器或发光二极管(LED)，并且光检测 器78可以是在电磁谱的可见部分和NIR部分中具有检测灵敏度的便携式光谱仪。该检测可 包括合适的滤光片，以便在对荧光激发信号进行过滤的同时检测荧光发射。在对组织的自 体荧光进行光谱荧光检测的情况下。要求在激励时的可调谐性可能致使信号更为特定，如 此可能是必要的要求。还考虑使用波长稳定的NIR激光器和高灵敏度的光谱检测器对拉曼 光谱(非弹性散射)进行光谱检测。
[0081]照明系统70可用于使用例如活检装置210来获取超光谱层析图像数据，至于活检 装置110、310和410中的任一个，也可如此。根据来自光发生器72的反射光谱来计算层析图 像数据，提供了光发生器72作为用于生成进入照射光纤226中的宽带光的白光源。尽管这里 呈现了基于22个光纤的设计，但可实施详细的模拟研究，以确定源和检测器光纤的最佳数 量和配置，所以它可以是多于22个光纤或少于22个光纤。照射/检测和控制系统可具有与受 软件控制的光学复用器(例如，Ocean Optics)连接的20 W妈卤光源(例如，Ocean Optics)。 [0082]参考图14,例示了光谱活检系统170的第二示例，该光谱活检系统170用于为用于 与活检装置110、210、310、以及410的其中任一个结合使用的机械活检过程提供指导，尽管 其被示出为与具有六十四（64)个光纤226的活检装置210结合使用。光发生器172包括：白光 灯源86，其用于提供宽带光;第一LED 88，其用于提供包括第一荧光激发波长(例如，405nm) 的荧光激发光以及第二LED 90,其用于提供包括第二荧光激发波长(例如，455nm)的荧光激 发光。三个光发生器86、88、90连接到第二光纤开关91，利用由光发生器86、88、90的其中任 一个生成的光学信号来照射围绕活检装置110的组织。光检测器178可具有连接于其上的滤 光轮92。滤光轮178包括多个滤光片，每个滤光片均被设计用于光发生器86、88、90中的对应 的光发生器。在该示例中，照射光纤226A经由第一滤光片95(例如，窄的高抑制、大衰减带通 滤光片)连接到近红外(NIR)激光器94(例如，785nm的拉曼激光器），以使(NIR激光器94与第 一滤光片95之间的)光纤的(非特定于组织的）非弹性特征进入检测光纤226B中的传播最小 化，检测光纤226B经由第二滤光片97(例如，高通滤光片)连接到高分辨率光谱仪96(例如， 拉曼光谱仪）。第一滤光片97可使与组织弹性散射相关联的信号贡献最小化(通常，比目标 用于检测的非弹性贡献大几个数量级）并且进一步减少光纤的非弹性特征(非特定于组织 的）的传播。例如，对于荧光和拉曼光谱分析，可将滤光片92、95和97设置在光路中，设置在 光纤126的光纤端部128处靠近于重定向表面132,或者设置在活检装置外部，较靠近于光发 生器和光检测器。本领域中公知与拉曼光谱分析相关联的挑战。事实上，公知的是弹性(瑞 利(Rayleigh))散射信号比非弹性(拉曼)信号高几个数量级，因此必须谨慎选择第一滤光 片95和第二滤光片97,以便适当地对弹性(瑞利)散射信号进行过滤。用于得到这些滤光片 的方法的示例可在Marple等人的美国专利申请公开序列号US 2012/0236303 A1和Marple 的美国专利序列号8，175,423中有所描述。在另一个实施例中，拉曼激光器和拉曼光谱仪分 别被提供有光发生器172和光检测器178。为了清晰起见，在图14中没有例示计算装置和输 出装置。
[0083] 活检装置10、210、310和410可通过将荧光和/或拉曼光谱与用于利用漫射光进行 成像的新颖层析成像方法相结合，来降低与立体定向脑室穿刺活检(BNB)相关联的风险。另 一方面，层析成像允许360度重构装置附近的吸收系数，从而指示血管的存在。另一方面，使 用例如原卟啉IX的荧光光谱分析和/或拉曼光谱分析可有助于辨别癌症组织。这两种技术 都可有效地减少所需要的活检数量以及降低BNB相关的出血的风险。
[0084] 在单个波长处执行重构算法(如下面呈现的）（所以，图17A至图18B示出了单波长 重构），尽管预期到可针对利用光检测器获取的所有波长执行该算法。事实上，可使用多个 波长来进一步提高重构精度。作为在一个波长处重构吸收系数h的替代方式，可使用氧合 血红蛋白和